第四講MATLAB 程序設(shè)計(jì)

1、第四講第四講. MATLAB 程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)MATLAB 語(yǔ)言簡(jiǎn)潔高效，被稱為第四代編程語(yǔ)言。一、M 文件n包含 MATLAB 代碼的文件稱為 M 文件，擴(kuò)展名為 .m。M 文件的形式M 文件有兩種形式：獨(dú)立的 M 文件 稱腳本文件腳本文件 (Script File)可調(diào)用 M 文件 稱函數(shù)文件函數(shù)文件 (Function File) 1. 命令文件n命令文件是一串指令的集合，沒(méi)有輸入輸出參數(shù)。n與在命令窗口逐行執(zhí)行文件中的所有指令等價(jià)?！纠坷L制“花瓣”圖案% 一個(gè)用來(lái)繪制花瓣 (flower petal) 圖案的命令文件theta = -pi:0.01:pi;rho(1,:) = 2*s

2、in(5*theta).2;rho(2,:) = cos(10*theta).3;rho(3,:) = sin(theta).2;rho(4,:) = 5*cos(3.5*theta).3;for i = 1:4 polar(theta,rho(i,:),r) pauseend將該文本文件命名為 petal.m，并在指令窗口運(yùn)行 petal，將看到下面的圖案2. 函數(shù)文件n如果 M 文件的第一行包含 function，此文件就是函數(shù)文件。n函數(shù)文件區(qū)別于腳本文件之處是： 腳本文件中的變量在執(zhí)行完后保存在內(nèi)存中保存在內(nèi)存中 函數(shù)文件中的變量在執(zhí)行完后將被清除將被清除 函數(shù)文件有輸入輸出參數(shù)，腳本

3、文件沒(méi)有【例1】計(jì)算向量元素的平均值function y = average(x)% 本函數(shù)計(jì)算向量元素的平均值本函數(shù)計(jì)算向量元素的平均值y = sum(x) / length(x); % 計(jì)算過(guò)程計(jì)算過(guò)程幾點(diǎn)說(shuō)明 第一行執(zhí)行指令的作用：指明該文件是函數(shù)文件；定義函數(shù)名、輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)。 M 文件的文件名必須是 .m在 M 文件前的幾行注釋可供 help 命令查詢。二、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)【例2】字符變量的輸入和檢查a = this is a stringisstr(a)ans = 1其他可能的取值還有： char（字符）、double（雙精度）、sparse （稀疏矩陣） 三、程序結(jié)構(gòu)MATLAB

4、有順序、循環(huán)和分支 3 種基本程序結(jié)構(gòu)。循環(huán)由 while 和 for 語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)，分支由 if 和 switch 語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)。語(yǔ)法為： for i = 表達(dá)式 （表達(dá)式為一個(gè)向量） 可執(zhí)行語(yǔ)句 end【例3】 ：利用 for 循環(huán)求1+ 3 + +9 的值 sum=0; for i = 1:2:9 sum=sum+i; endsum = 251. for-end 循環(huán)for 循環(huán)的嵌套【例4】 ：利用 for 循環(huán)求1！+2！+3！+ +5！的值 sum = 0; for i = 1:5 pdr = 1; for k = 1:i pdr = pdr * k; end sum = sum + pd

5、r; endsum = 153for 循環(huán)的嵌套【例5】 ：利用 for 循環(huán)求給矩陣3行四列矩陣A賦值，A的元素為行標(biāo)與列標(biāo)的和 A= ; for i = 1:3 for j = 1:4 A(i,j)= i+j; end endA = 2 3 4 5 3 4 5 6 4 5 6 72. while - end 循環(huán)while 循環(huán)將循環(huán)體中的語(yǔ)句循環(huán)執(zhí)行不定次數(shù)。 語(yǔ)法為： while 表達(dá)式 循環(huán)體語(yǔ)句 end l 表達(dá)式一般是由邏輯運(yùn)算和關(guān)系運(yùn)算以及一般 運(yùn)算組成的，以判斷循環(huán)的進(jìn)行和停止；l 只要表達(dá)式的值非 0，繼續(xù)循環(huán)；l 直到表達(dá)式值為 0，循環(huán)停止?！纠? 】：用 while

6、循環(huán)求 1100 間整數(shù)的和 sum = 0; i = 1; while i = 100 sum = sum+i; i = i + 1; end sum sum = 5050 3. 分支結(jié)構(gòu) if else end 語(yǔ)句有 3 種形式： if 表達(dá)式 執(zhí)行語(yǔ)句 end if 表達(dá)式 是 語(yǔ)句1 else 否 語(yǔ)句2 end if 表達(dá)式1 語(yǔ)句1 elseif 表達(dá)式2 語(yǔ)句2 elseif 表達(dá)式3 語(yǔ)句3 else 語(yǔ)句n end多分支結(jié)構(gòu)【例7】 (fun.m)：編寫函數(shù)，計(jì)算函數(shù)值 x (x1) 2x-1 (1x=10)if x=10 y = 3*x - 11;elseif x1 y

7、= 2*x - 1;else y = x;endswitch 語(yǔ)句 switch 表達(dá)式 case 表達(dá)式1 語(yǔ)句1 case 表達(dá)式2 語(yǔ)句2 case表達(dá)式n 語(yǔ)句notherwise 語(yǔ)句 end【例8】 ：switch 函數(shù)的例子 yunsuan = 乘; switch yunsuan case 加,減 disp(加減運(yùn)算)case 乘,除 disp(乘除運(yùn)算)otherwise disp(其他運(yùn)算) end四、程序流控制 input 提示用戶從鍵盤輸入數(shù)值、字符串、表達(dá)式。 【例】 ： n = input(How many apples= ) How many apples= 5 n

8、 = 5pause 暫停，等待用戶響應(yīng)，并在繼續(xù)執(zhí)行前按任一 個(gè)鍵 。pause(n) - 暫停 n 秒。 break 中斷 for, while 循環(huán)語(yǔ)句的執(zhí)行，在嵌套循環(huán)結(jié) 構(gòu)中， break 從最里層循環(huán)退出?！纠?】：求 100，200 之間第一個(gè)能被 21 整除的整數(shù)。for n=100:200 if rem(n,21)=0 continue end breakendn五、函數(shù)調(diào)用在 MATLAB 中，調(diào)用函數(shù)的常用形式是：輸出參數(shù)1,輸出參數(shù)2,. = 函數(shù)名函數(shù)名(輸入?yún)?shù)1,輸入?yún)?shù)2,.)注意：注意：函數(shù)調(diào)用時(shí)各參數(shù)出現(xiàn)的順序，應(yīng)該與函數(shù)定義時(shí)的順序一樣，否則出錯(cuò)。函數(shù)調(diào)用可

9、以嵌套，一個(gè)函數(shù)可以調(diào)用別的函數(shù)，甚至它自己，即遞歸調(diào)用遞歸調(diào)用。【例10】：用遞歸調(diào)用形式計(jì)算 n 的階乘function f=factor(n)% factor.m 計(jì)算 n 的階乘if n = 1 f = 1; return;else f = n * factor(n-1); return;endfactor(5)ans = 120六、M文件的調(diào)試MATLAB 提供了 M 文件的調(diào)試功能，可以對(duì) M 文件進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試的作用： 可以幫助用戶確定程序代碼中的錯(cuò)誤 可以在函數(shù)運(yùn)行期間的任何時(shí)刻查看變量值 可以查看函數(shù)調(diào)用的棧管理以及逐行地運(yùn)行 M 文件程序調(diào)試n語(yǔ)法錯(cuò)誤 這類錯(cuò)誤包括函數(shù)名拼

10、寫和括號(hào)遺漏等錯(cuò)誤。這類錯(cuò)誤在運(yùn)行時(shí)，MATLAB 系統(tǒng)自己可以檢測(cè)到，并會(huì)指出錯(cuò)誤的行號(hào)。n運(yùn)行錯(cuò)誤 這類錯(cuò)誤通常是算法錯(cuò)誤，在語(yǔ)法上正確但會(huì)導(dǎo)致不正確的計(jì)算結(jié)果，MATLAB 系統(tǒng)不會(huì)發(fā)現(xiàn)出錯(cuò)的地方，必須予以調(diào)試。練習(xí) 11. 利用 for 循環(huán)求 s = 1 1/2 + 1/3 -1/4 + .+1/99 -1/100 的值。2. 生成向量 x = 1: 2: 100, 計(jì)算 sum(1./x)3. 根據(jù) 求 的近似值。 當(dāng) n 分別取 100、 1000、10000 時(shí)，結(jié)果分別是多少？ 要求：分別用循環(huán)語(yǔ)句和向量運(yùn)算 (sum 函數(shù)) 實(shí)現(xiàn)。2222213121116n練習(xí) 21.

11、根據(jù) , 求：(1) y3 時(shí)的最大 n 值；(2) 與 (1) 的 n 值對(duì)應(yīng)的 y 值；2. 考慮迭代公式： ，其中 a, b 為正的常數(shù)。取初值 , 迭代中止條件為 ，且迭代次數(shù)不超過(guò) 500次，編寫程序求當(dāng) (a,b) 的值取 (1,1)、(8,3)、(10,0.1) 時(shí)的迭代結(jié)果，并和準(zhǔn)確值 比較。12151311nynnxbax110 x5110nnxx242abb練習(xí) 3 1. 分別用 if 語(yǔ)句和 switch 語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)以下計(jì)算，其中 a、b、c 的值從鍵盤輸入。2. 某公司員工的工資計(jì)算方法如下：(1) 工作時(shí)數(shù)超過(guò) 120 小時(shí)者，超過(guò)部分加發(fā) 15%；(2) 工作時(shí)數(shù)低于 60 小時(shí)者，扣發(fā) 500 元；(3) 其余按每小時(shí) 85 元